Remoción de arsénico de disoluciones acuosas mediante un compósito de alginato modificado con nanopartículas de hierro

Abstract

Arsenic and its compounds become an environmental problem when its concentrations in the environment affect human health and ecosystems. In certain regions, there is epidemiological evidence of alterations to health due to the prolonged consumption of arsenical waters. In this work we investigated the sorption of As(V) by spheres of natural alginate (AlgN) and iron-modified alginate (AlgFe) from aqueous solutions in batch systems. The kinetic, isothermal and thermodynamic parameters were evaluated. Likewise, the material was characterized using the technique of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Zeta Potential (?). The experimental results of the kinetics were adjusted to mathematical models obtaining that the mathematical model that best describes the kinetics of As (V) removal for both systems is the Pseudo second order model, which in conjunction with the IR characterization indicate a chemisorption mechanism. As regards the biosorption isotherms, they were also adjusted to different models to explain the behavior of the system; it was obtained that the models of Freundlich (F) and Langmuir-Freundlich (L-F) adequately describe the biosorption process of As (V) for the two materials under study; which indicates that biosorption is a surface phenomenon and is related to a heterogeneous biosorption, which suggests that the material has available sites with different adsorption energies, related to functional groups involved in the removal of As (V), among the which highlight the hydroxyl and carboxyl groups. It was also found that at a slightly acidic pH between 5 and 6, greater removal was obtained.

El arsénico y sus compuestos se convierten en un problema ambiental cuando sus concentraciones en el medio afectan la salud humana y los ecosistemas, en ciertas regiones existe evidencia epidemiológica de alteraciones a la salud ante el consumo prolongado de aguas arsenicales. En este trabajo se investigó la sorción de As(V) por esferas de alginato natural (AlgN) y alginato modificado con hierro (AlgFe) a partir de soluciones acuosas en sistemas por lotes. Se evaluaron los parámetros cinéticos, isotérmicos y termodinámicos. Así mismo, se caracterizó el material mediante la técnica de Espectroscopia de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Potencial Zeta (?). Los resultados experimentales de las cinéticas se ajustaron a modelos matemáticos obteniendo que el modelo matemático que mejor describe las cinéticas de remoción de As(V) para ambos sistemas es el modelo de Pseudo segundo orden, lo cual en conjunto con la caracterización de IR indican un mecanismo de quimisorción. En cuanto a las isotermas de biosorción estas se ajustaron también a diferentes modelos para explicar el comportamiento del sistema; se obtuvo que los modelos de Freundlich (F) y Langmuir-Freundlich (L-F) describen adecuadamente el proceso de biosorción de As(V) para los dos materiales bajo estudio; lo cual indica que la biosorción es un fenómeno de superficie y se relaciona con una biosorción heterogénea, lo que sugiere que el material tiene sitios disponibles con diferentes energías de adsorción, relacionados con grupos funcionales involucrados en la remoción de As(V), entre los cuales destacan los grupos hidroxilo y carboxilo. También se encontró que a pH ligeramente ácidos entre 5 y 6 se obtuvo una mayor remoción.